Расчет заземлителей

регламентируются главой 1.7 ПУЭ.
Настоящая глава Правил распространяется на все электроустановки

переменного и постоянного тока напряжением до 1 кВ и выше и содержит общие требования к их заземлению и защите людей и животных от поражения электрическим током как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при повреждении изоляции.

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
-электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

-электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

-электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

-электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

тип использования проводов (земля, ноль), их совмещение либо отдельное прохождение,

вариант заземления потребителя, нейтрали. Тип заземления электроустановки (открытых ее частей) указывает вторая буква международной классификации. Характер заземления самого источника обозначает первая буква аббревиатуры. Две системы IT, TT не имеют подсистем, третья TN делится на три подкатегории – C-S, S, C

T N – C-S

Первая буква:
T – Глухозаземленная нейтраль («Terre»)
I - Изолированная нейтраль («Isole»)

Вторая буква:
T – Непосредственное присоединение открытых проводящих частей к земле (защитное заземление)
N - Непосредственное присоединение открытых проводящих частей к глухозаземленной нейтрали источника питания (защитное зануление) («Neuter»)

Последующие буквы:
S – Нулевой рабочий и защитный проводник
Работают раздельно на всем протяжении системы
C – Нулевой рабочий и защитный проводники
объединены на всем протяжении системы
C – S – Нулевой рабочий и защитный проводники
объединены на части протяжении системы

элементов к ней же защитными нулевыми проводами система именуется TN.

В этом случае нейтраль присоединяется к заземляющему контуру возле подстанции, а, не к дугогосящему реактору. 

Достоинства:
-Простота
-Экономия проводящих материалов

Недостатки:
-Отсутствие PE проводника
- Розетки жилого дома остаются без защитного заземления

пользователей за счет разделения защитного, рабочего проводников по всей длине.

Однако, это приводит к увеличению бюджета строительства, так как, необходима прокладка трехжильного либо пятижильного кабеля от ТП для однофазных, трехфазных сетей, соответственно.

рабочий) объединены на расстоянии от подстанции до ввода в здание,

расщепляются внутри него с использованием повторного заземления PE провода, N провода. Эта система заземления является универсальной – рекомендована при обустройстве новостроек, применяется для модернизации эксплуатируемых TN-C подсистем несложным улучшением подъездных стояков.

Достоинства:
-Высокий уровень электробезопасности
-Дешевле, чем система TN-S

Недостатки:
-в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, появится опасное напряжение.

система заземления TT, является независимая от заземлителя нейтраль. Система разрешена

в России недавно, применяется лишь в случаях невозможности обеспечения электробезопасности домов, павильонов, мобильных зданий с помощью TN системы. Это обусловлено необходимостью повторного заземления высокого качества (обычно, модульно-штыревые конструкции в комбинации с УЗО), к контуру которого распределительный щит подключается непосредственно на объекте.

Достоинства:
-Электробезопасность не зависит от состояния питающих линий

Недостатки:
-В системе ТТ дифзащита является основной защитой от косвенного прикосновения.
-требуется её защита от импульсных перенапряжений, особенно при воздушном вводе.

источника электроэнергии. Нейтраль в этих схемах безопасности либо заземлена через

высокое сопротивление приборов, либо изолирована от земли, что позволяет свести к минимуму электромагнитные поля, наведенные токи. Схема оптимально подходит для учреждений медицины, лабораторий, использующих высокоточную аппаратуру. Не рекомендуется для жилых домов

Достоинства:
-практически нулевая опасность для обслуживающего персонала;
-максимальная защита используемого оборудования и систем контроля:
-простая схема монтажа систем контроля над емкостью сети и -обнаружения повреждений;
-стойкость к многократным межфазным замыканиям;
-возможность применения автоматических и полуавтоматических систем настроек защиты.

большими токами замыкания на землю
Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в

этих электроустановках не должно превышать 0,5 Ом.

При токе короткого замыкания 6 кА на заземляющем устройстве будет напряжение 3 кВ. Поэтому дополнительно к ограничению сопротивления заземляющего устройства предусматривается также выполнение следующих мероприятий:    1) быстродействующее отключение при замыканиях на землю;    2) выравнивание потенциалов в пределах территории, на которой находится электроустановка, и на ее границах.

малыми токами замыкания на землю.
В соответствии с требованиями ПУЭ в

электроустановках без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства при протекании через него расчетного тока в любое время года должно удовлетворять условию, Ом

где Iрасч - расчетный ток через заземляющее устройство, А; 
Uрасч - расчетное напряжение на заземляющем устройстве по отношению к земле, В. Расчетным током является полный ток замыкания на землю при полностью включенных присоединениях электрически связанной сети. Расчетный ток замыкания на землю может быть найден из выражения, А                                             
где U - междуфазное напряжение сети, кВ;
 lк, lв - общая длина электрически связанных между собой кабельных и воздушных линий, км.

Сопротивление заземляющего устройства для сетей напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю должно быть не более 10 Ом.

глухим заземлением нейтрали.
Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства в установках напряжением

до 1000 В с глухим заземлением нейтрали должно быть не более 4 Ом.
Исключение составляют электроустановки, в которых суммарная мощность установленных генераторов и трансформаторов не превышает 100 кВА. В этих случаях заземляющие устройства могут иметь сопротивления не более 10 Ом.

С целью обеспечения автоматического отключения участка с однофазным замыканием заземляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой провод возникал ток короткого замыкания, превышающий: 1)  в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя; 2)  в 3 раза номинальный ток замедленного расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.

изолированной нейтралью.
Сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ не должно превышать 4

Ом, а в электроустановках с суммарной мощностью параллельно работающих генераторов и трансформаторов 100 кВА и ниже не должно быть выше 10 Ом.

с ПУЭ устанавливается необходимое сопротивление заземления Rз по таблице 1.
2.

Определяют путём замера, расчётом или на основе данных по работающим аналогичным заземлительным устройствам возможное сопротивление растеканию естественных заземлителей Rе.
3. Если RеRз, то необходимо устройство искусственного заземления.
4. Определяют удельное сопротивление грунта ρ из таблицы 2. При производстве расчётов эти значения должны умножаться на коэффициент сезонности, зависящий от климатических зон и вида заземлителя (таблица 3).

в виде проложенных под землёй металлических коммуникаций (за исключением трубопроводов

для горючих и взрывчатых веществ, труб теплотрасс), металлических конструкций зданий, соединённых с землёй, свинцовых оболочек кабелей, обсадных труб артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.д.
В качестве естественных заземлителей подстанций и распределительных устройств рекомендуется использовать заземлители опор отходящих воздушных линий электропередачи, соединённых с заземляющим устройством подстанций или распределительным устройством с помощью грозозащитных тросов линий.
Если сопротивление естественных заземлителей Rз удовлетворяет требуемым нормам, то устройство искусственных заземлителей не требуется. Но это можно только измерить. Посчитать сопротивление естественных заземлителей нельзя.
Когда естественные заземлители отсутствуют или использование их не даёт нужных результатов, применяют  искусственные заземлители - стержни из угловой стали размером 50Х50, 60Х60, 75Х75 мм с толщиной стенки не менее 4 мм, длиной 2,5 — 3 м; стальные трубы диаметром 50—60 мм, длиной 2,5 — 3 м с толщиной стенки не менее 3,5 мм; прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.

Ленинградская и Вологодская области, центральная часть России, центральные области Казахстана,

южная часть Карелии.
3 зона: Латвия, Эстония, Литва, Беларусь, южные области Казахстана; Псковская, Новгородская, Смоленская, Брянская, Курская и Ростовская области.
4 зона: Азербайджан, Грузия, Армения, Узбекистан, Таджикистан, Киргизия, Туркмения (кроме горных районов), Ставропольский край, Молдова.

круглого сечения (трубчатый или уголковый) в земле:
р - Приближенные значения

удельных сопротивлений грунтов и воды, Ом•м, таблица 2
kc - Признаки климатических зон и значения коэффициента, таблица 3.
L – длина вертикального заземлителя, м
d – диаметр вертикального заземлителя, м
t’ – длина от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, м
Мв – коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними (табл.4, 5). Предварительное количество вертикальных заземлителей для определения Мв можно принять равным Мв=rв/Rз
а – расстояние между вертикальными заземлителями (обычно отношение расстояния между вертикальными заземлителями к их длине принимают равным а/l=1;2;3)
Rз – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В  , таблица 1
при этом  l>d,  t0>0,5 м;

размещённых в ряд без учёта влияния полосы связи

стержней, размещённых по контуру без учёта влияния полосы связи

сопротивление, Ом, растеканию горизонтального заземлителя. Для круглого стержневого сечения:
р -

приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды, Ом•м, таблица 2
kc - признаки климатических зон и значения коэффициента, таблица 3.
L – длина горизонтального заземлителя, м
d – диаметр горизонтального заземлителя, м
t’ – длина от поверхности земли до середины горизонтального заземлителя, м
Мв—коэффициент использования горизонтальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними (табл. 6, 7).
а – расстояние между горизонтальными заземлителями (обычно отношение расстояния между горизонтальными заземлителями к их длине принимают равным а/l=1;2;3)
Rз – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В,

т.д.) при размещении вертикальных электродов в ряд.

Таблица 7. Коэффициент использования Мг горизонтального

полосового электрода (трубы, уголки, полосы и т.д.) при размещении вертикальных электродов по контуру

второй климатической зоне. Сети 35 и 10 кВ работают с

незаземленной нейтралью. На стороне 35 кВ Iз=8А, на стороне 10 кВ  Iз=19А. Собственные нужды подстанции получают питание от трансформатора 10/0,4 кВ с заземленной нейтралью на стороне 0,4 кВ, естественных заземлителей нет. Удельное сопротивление грунта при нормальной влажности p=62 Ом*м. Электрооборудование подстанции занимает площадь 18*8 кв.м.

количество вертикальных электродов:




Если Nв

Nв=9 электродов.
Если Nв>10,  нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
Прикинем количество горизонтальных электродов 50 шт. по таблице 6, Мг=0,2.



Если Nг<50, все хорошо и можно принимать Nг=49 электродов.
Если Nг>50, то нужно увеличить Мв, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.

глинистой почве, следовательно удельное сопротивление грунта p=40 Ом*м. Для заземления

используется арматура диаметром 12 мм и длиной 2 метра.

По таблице 1 – Rз=4
По таблице 2 – р=40 Ом*м
По таблице 3 – Кс=1,6
Электроды будут размещаться в ряд, поэтому по таблице 4 прикинем количество вертикальных электродов, например 10 шт. Мв=0,62 Глубина забивания всех электродов от поверхности земли – 0,7 метра, плюс к этому половина длины двухметрового электрода и следовательно t’=1,7 метра.

что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
По таблице 4 прикинем

количество вертикальных электродов, итого 15 шт. Мв=0,56





Если Nв<15, все хорошо и можно принимать Nв=14 электродов.

под землю. Так получаются горизонтальные заземлители.
По таблице 1 – Rз=4
По

таблице 2 – р=40 Ом*м
По таблице 3 – Кс=1,6
Глубина забивания всех электродов от поверхности земли – 0,7 метра, плюс к этому половина длины двухметрового электрода и следовательно t’=1,7 метра
Прикинем количество горизонтальных электродов, например 30 шт. по таблице 6, Мг=0,24

Если Nг>30, то нужно увеличить Мг, что соответственно увеличит и примерное количество электродов.
По таблице 6 прикинем количество горизонтальных электродов, например 50 шт. Мг=0,21



Если Nг<50, все хорошо и можно принимать Nг=37 электродов.